Устойчивость колес против схода с рельсов

Передние колеса тележек вагонов при движении по кривым, а часто и на прямых участках пути набегают гребнями на боковые грани головок рельсов. Угол набегания может доходить до 0.01 рад и даже несколько больше (в крутых кривых). Место контакта гребня с головкой рельса находится впереди от вертикального радиуса колеса на величину .

Рис. 5.1 – Схема расчета устойчивости колес против схода с рельсов

Если горизонтальная составляющая динамического давления колеса на головку рельса Рб велика, а вертикальная составляющая Рв мала (например, вследствие разгрузки при колебаниях кузова вагона), то гребень колеса не будет скользить по головке рельса. Мгновенный центр вращения переместится в точку К, при дальнейшем движении гребень накатится на головку рельса и произойдет сход колеса. Этому способствует и увеличение коэффициента трения .

Чтобы гребень скользил вниз по головки рельса, т.е колесо не вкатилось на головку рельса, необходимо соблюдение условия:

где - коэффициент запаса устойчивости колеса против схода с рельса.

Вкатывние колеса на головку рельса не является мгновенным процессом. Оно происходит в течении некоторого времени , за которое колесо пройдет вполне определенный путь . Если в это время коэффициент запаса устойчивости за счет колебаний кузова или неподрессоренных масс станет больше единицы, тогда колесо соскользнет вниз, процесс вкатывания его на головку рельса прервется и безопасность движения не нарушится.

Чтобы гребень скользил вниз по головке рельса, т.е. колесо не вкатилось на головку рельса, необходимо соблюдение условия:

(5.6)

где - коэффициент запаса устойчивости колеса против схода с рельса;

- угол наклона гребня колеса к горизонтали, град;

-коэффициент трения между колесом и головкой рельса;

, - соответственно вертикальная и горизонтальная силы, действующие на колесо, Н.

В случае потери устойчивости колесо вкатится на головку рельса за время

[c], (5.7)

где - угол набегания колеса на рельс, град;

- скорость поезда, м/c.

Значение остальных параметров показаны на рис.5.2.

Рис.5.2 Схема схода колеса с рельса

Путь схода колеса с рельса составит

(5.8)

Задача 5.4. Как изменится коэффициент запаса устойчивости от вползания колеса на рельс в случае износа колеса, если неизношенное колесо имеет угол наклона гребня к горизонтали , изношенное . Вертикальная сила, действующая на колесо Р1, горизонтальная Р2. Коэффициент трения μ=0,25. Исходные данные таблица 5.3.

Таблица 5.3 - Исходные данные:

Параметры	Вариант
, град
, град
Р1, т
Р2, т

Задача 5.5. Определить время и путь схода колеса с рельса, если величина образующей рабочей части гребня h=0,013м, r=0,475, . Исходные данные таблица 5.4.

Таблица 5.4 - Исходные данные:

Параметры	Вариант
Скорость, м/с	Vn
Угол набегания колеса на рельс, град	ψ	0,57	0,55	0,5	0,62	0,68	0,52	0,54	0,58	0,6	0,59
Радиус колеса в точке контакта, м	rk	0,475

Вопросы на защиту:

1. Расчет удара колеса по рельсу.

2. Удар колеса о рельс в горизонтальной плоскости.

3. Извилистое движение одиночной колесной пары.

4. Движение одиночной колесной пары без проскальзывания колес по головкам рельсов.

5. Движение с непрерывным скольжением.

6. Влияние неправильной сборки тележек на процесс движения.

7. Устойчивость колес против схода с рельсов.

Практическая работа 6